Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
1
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2

- Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quy định.
Giáo viên hướng dẫn : Trưởng bộ môn :
2
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
……………… ………………
………………… …………………
Nhóm sinh viên thực hiện : Ngày giao đề tài :
Hưng Yên,ngày….tháng….năm 2012
LỜI MỞ ĐẦU

Kỹ thuật vi điều khiển hiện nay rất phát triển , nó được ứng dụng rất nhiều vào lĩnh
vực sản xuất công nghiệp , tự động hóa , trong đời sống và rất nhiều lĩnh vực khác . So
với kỹ thuật số thì kỹ thuật vi điều khiển nhỏ gọn hơn rất nhiều do nó được tích hợp lại
và có khả năng lập trình để điều khiển thiết bị , nên rất tiện dụng .Với tính ưu việt của
vi điều khiển thì trong phạm vi nhỏ của đồ án chúng em đã ứng dụng vi điều khiển để
Thiết kế modull thu và lưu trữ năng lượng mặt trời hiển thị thông số lên LCD .
Mục đích của đề tài hướng đến là : tạo ra những bước đầu cho sinh viên thử nghiệm
những ứng dụng thực tế của vi điều khiển . Để từ đó sinh viên có thể tự tìm tòi và định
hướng các ứng dụng khác của vi điều khiển trong thực tế cuộc sống .
Mặc dù trong quá trình làm đồ án bằng kiến thức đã học và sự hướng dẫn của thầy
cô, tham khảo ý kiến của bạn bè . Nhưng cũng không thể tránh được những sai sót .
Vậy chúng em rất mong thầy cô thông cảm và linh động cho chúng em !
Chúng em xin chân thành cám ơn !
Nhóm SVTH:
Nguyễn Khắc Thụ
Đặng Văn Tỏ
Nguyễn Văn Trung

3

- Hiệu ứng quang điện là một hiện tượng điện - lượng tử ,trong đó các điện tử được
thoát ra khỏi vật chất sau khi hấp thụ năng lượng từ các bức xạ điện từ.
- Diễn biến :
+ Khi ánh sáng mặt trời ( là bức xạ điện từ có tần số lớn hơn tần số của chất cấu tạo
nên Si – tần số ngưỡng) chiếu vào bề mặt tấm kim loại Si,các điện tử sẽ hấp thụ năng
lượng từ các photon và sinh ra dòng điện ( dòng quang điện ) .Khi các điện tử bị bật ra
khỏi bề mặt tấm kim loại ( hiệu ứng quang điện ngoài ),thoát ra khỏi sự liên kết với
nguyên tử và chuyển động tự do trong vật dẫn ( hiệu ứng quang điện trong ).
Hiệu ứng này sẽ làm thay đổi tính dẫn điện của vật dẫn ,gọi là hiệu ứng quang dẫn.
Hiệu ứng quang dẫn :
Khi chiếu các bức xạ điện từ vào các chất bán dẫn ,nếu năng lượng của photon đủ lớn (
lớn hơn độ rộng vùng cấm ) thì điện tử sẽ từ vùng hóa trị lên vùng dẫn.Do đó làm thay
đổi tính dẫn điện của chất bán dẫn ( độ dẫn điện của chất bán dẫn tăng lên do được
chiếu sáng ).Hoặc sự chiếu sáng cũng tạo ra các cặp điện tử lỗ trống,làm thay đổi tính
chất dẫn điện của chất bán dẫn.
Hiệu ứng này được ứng dụng trong các photodiode,phototransistor,pin mặt trời,…
+ Ngược lại, các điện tử không thể bị bật ra khi tần số của bức xạ điện từ nhỏ hơn tần
số ngưỡng.Vì điện tử không đủ năng lượng để bứt phá ,gọi là công thoát.
+ Thời gian từ lúc bức xạ điện từ chiếu tới cho đến khi các điện tử bị bật ra là rất ngắn,
khoảng 10
-9
giây.
1.1.2 Một số đặc điểm chính
- Hệ thống pin mặt trời nói riêng, hay hệ thống PV nói chung, không thể sản xuất điện
một cách liên tục,mà chỉ họat động khi có ánh sáng mặt trời chiếu vào những tấm pin.
5
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
- Độ tin cậy và độ bền của hệ thống pin mặt trời rất cao.
- Hiệu quả kinh tế cao,gọn nhẹ

3 DC-AC Inverter Dạng sóng ra : Step Wave hoặc Sine Wave
4 Battery (ắc-quy) Bình khô, kín khí, không cần bảo dưỡng.
5 Khung, gá Chuyên dụng cho hệ thống
6 Dây cáp Chuyên dụng cho hệ thống (ngoài trời và trong nhà)
6
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
7 Phụ kiện lắp đặt Linh, phụ kiện đồng bộ khác
1.4. Phân loại
Tấm pin năng lượng mặt trời được chia thành một số loại cơ bản như sau :
1.4.1. Pin mặt trời Silic
a. Cấu tạo
- Vật liệu để làm pin mặt trời silic phải là bán dẫn silic tinh khiết. Ở dạng tinh khiết,
còn gọi là bán dẫn ròng số hạt tải (hạt mang điện) là electron và số hạt tải là lỗ trống
(hole) như nhau.
- Để làm pin Mặt trời từ bán dẫn tinh khiết phải làm ra bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
rồi ghép lại với nhau cho nó có được tiếp xúc p - n.
Sơ đồ hoạt động của pin mặt trời silic
- Thực tế thì xuất phát từ một phiến bán dẫn tinh khiết tức là chỉ có các nguyên tử Si
để tiếp xúc p - n, người ta phải pha thêm vào một ít nguyên tử khác loại, gọi là pha tạp.
+ Nguyên tử Si có 4 electron ở vành ngoài, cùng dùng để liên kết với bốn nguyên tử Si
gần đó (cấu trúc kiểu như kim cương). Nếu pha tạp vào Si một ít nguyên tử phôt pho P
có 5 electron ở vành ngoài, electron thừa ra không dùng để liên kết nên dễ chuyển
động hơn làm cho bán dẫn pha tạp trở thành có tính dẫn điện electron, tức là bán dẫn
loại n (negatif - âm).
+ Ngược lại nếu pha tạp vào Si một ít nguyên tử bo B có 3 electron ở vành ngoài, tức
là thiếu một electron mới đủ tạo thành 4 mối liên kết nên có thể nói là tạo thành lỗ
trống (hole). Vì là thiếu electron nên lỗ trống mạng điện dương, bán dẫn pha tạp trở
thành có tính dẫn điện lỗ trống, tức là bán dẫn loại p (positif - dương).
7

khá cao.
Đã có những cách dùng silic đa tinh thể, silic vô định hình tuy hiệu suất thấp hơn
nhưng bù lại giá rẻ hơn. Nhưng xét cho cùng thì vật liệu silic sử dụng phải là tinh khiết
nên giá thành rẻ hơn không nhiều.
+ Đối với silic, để đưa electron từ miền hoá trị lên miền dẫn phải tốn năng lượng cỡ
1,1 eV. Vậy năng lượng của photon đến phải bằng hoặc cao hơn 1,1eV một chút là đủ
8
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
để kích thích eletron nhảy lên miền dẫn, từ đó tham gia tạo thành dòng điện của pin
Mặt trời.
Photon ứng với năng lượng 1,1 eV có bước sóng cỡ 1 m tức là hồng ngoại. Vậy
photon có các bước sóng lục, lam, tử ngoai là có năng lượng quá thừa thãi để kích
thích điện tử của Si nhảy lên miền dẫn. Do đó pin Mặt trời Si sử dụng lãng phí năng
lượng Mặt trời để biến ra điện.
+ Còn nhiều lý do nữa, thí dụ photon bị phản xạ, bị hấp thụ… nên hiệu suất của pin
Mặt trời silic chỉ vào cỡ 12 đến 15% nghĩa là chỉ 12 đến 15% năng lượng của Mặt trời
đến là được biến thành năng lượng điện. Hiệu suất không cao, để chế tạo cần nhiều
phương tiện, thiết bị cao cấp, nguyên liệu đầu vào khá đắt tính ra đối với Pin Mặt trời
silic sau khi lắp đặt để có 1 watt điện phải mất cỡ 9 đôla. Tuy rằng một khi đã lắp đặt,
về lý thuyết thì pin Mặt trời silic bền đến 20 năm, không cần nhiên liệu vẫn có điện
nhưng một gia đình muốn có cỡ 3,6 kW điện từ pin Mặt trời phải đầu tư ban đầu
9 x 3600 = 32.000 đô la là một khoản tiền khá lớn (tuy rằng về sau không phải trả tiền
điện). Đó là chưa kể tiền phải tốn cho việc lưu trữ điện vào ắcquy để ban đêm, ngày
âm u tối trời có điện sử dụng.
d. Xu hướng phát triển
- Xu hướng làm pin Mặt trời giá rẻ là một xu hướng nổi bật nhất là trong tình hình khó
khăn về năng lượng truyền thống như than, dầu mỏ, khí đốt…
- Đã có nhiều đề xuất chế tạo pin Mặ trời bán dẫn không phải là Si, mà là CdTe, đặc
biệt là CulnSe

+ Tiếp đó mặt sau được tráng bằng một lớp mỏng chất điện ly iôt và đậy kín bằng tấm
điện cực kim loại, thường là platin. Toàn bộ được dán kín sao cho dung dịch không bị
rò chảy ra.
b. Nguyên lý họat động
Pin DSC hoạt động như sau:
- Ánh sáng Mặt trời qua tấm kính, qua lớp điện cực trong suốt SnO
2
: F chiếu vào chất
màu nhạy quang dính trên bề mặt các hạt TiO
2
. Photon kích thích các phân tử chất màu
nhạy quang làm cho electron ở đó bị bứt ra nhảy vào miền dẫn của TiO
2
rồi từ đó dễ
dàng chuyển động chạy về điện cực trong suốt ở phía trên. Khi bị mất electron để nhận
thêm cho phân tử không bị phân huỷ. Phân tử chất màu nhay quang bèn lấy electron
của iôt ở dung dịch điện phân, biến anion iôt một I
-
thành anion iôt ba I
3
-
. Các anion
iôt này khi tiếp xúc với điện cực kim loại sẽ lấy lại electron từ điện cực trong suốt qua
10
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
mạch ngoài chạy về điện cực kim loại. Như vậy đã thực hiện cơ chế photon kích thích
làm cho electron nhảy lên, đến điện cực trong suốt rồi qua mạch ngoài chạy về điện
cực kim loại tạo ra dòng điện.
c. Ưu điểm ,hạn chế

Pin năng lượng mặt trời (tạo thành các module hay các tấm năng lượng mặt trời) xuất
hiện trên nóc các tòa nhà nơi chúng có thể kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới
điện.
1.5. Kết luận chương 1
11
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
- Về lý thuyết pin mặt trời thì chúng em đã cố gắng tìm hiểu trên mọi phương tiện
thông tin,internet,sách của các tác giả và nhiều bài viết trên mạng.
Tuy nhiên do khả năng nghiên cứu,sư tìm tòi học hỏi của chúng em còn hạn chể nên
còn rất nhiều thông tin của pin mặt trời mà chúng em chưa tìm hiểu hết
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 Sơ đồ khối hệ thống
2.2 Chức năng và nhiệm vụ các khối
2.2.1 Pin mặt trời
Pin mặt
trời
Biến đổi
điện áp
Acquy
Mạch nạp
tự động
Khối
nguồn
cung
cấp

Khối
điều
khiển

Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
- Acquy được cấu tạo bởi các điện cực chì. Các bản cực của ắc quy có dạng vỉ lưới
+ Bản cực dương của ắc quy làm bằng ôxít chì (PbO2)
+ Bản cực âm làm bằng chì (Pb)
- Các bản cực dương và âm được bố trí xen kẽ nhau và giữa chúng có các vách ngăn.
+ Các vách ngăn có dạng tấm mỏng, có tính thẩm thấu cao và không được dẫn điện.
- Một ắc quy thường có nhiều ngăn nối tiếp nhau, tuỳ theo điện thế cần cung cấp ắc
quy sẽ có số ngăn khác nhau.
+ Mỗi ngăn của ắc quy chỉ có thể sinh ra điện áp 2.1V - 2.2V, như vậy nếu điện áp ắc
quy là 6V thì có 3 ngăn; nếu điện áp khoảng12V thì phải có 6 ngăn .
c. Qúa trình phóng - nạp điện
* Quá trình nạp điện :
- Muốn nạp điện cho Acquy thì phải nối 2 cực của acquy với 2 cực của nguồn cùng
dấu, nguồn điện có điện áp > điện áp ăc quy. Khi đó có dòng điện đi qua chất điện
phân, axit sẽ bị phân ly.
H2SO4 =>2H + + (SO4)-2
Đồng thời oxit chì trên bản cực tác dụng với axit :
PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O
Trong dung dịch các H+ tiến đến cực âm tạo phản ứng hoá học :
(2H) + PbSO4 = H2SO4 + Pb
14
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
Các (SO4)-2 tiến đến cực dương tạo ra phản ứng :
(SO4)-2 + PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 2H2SO4
Như vậy trong quá trình nạp điện tạo ra một lượng axit làm tăng nồng độ của bản cực
âm và dương dần dần khác nhan. Ăc quy được gọi là no khi dung dịch bọt R, đó là bọt
O2 và H2 bị phân tích bay nên.
Kết thúc quá trình nạp thì ắc quy trở lại trạng thái ban đầu: Cực dương gồm:

+ Điện áp Vin sẽ được đưa vào ADC 0804.
2.2.5 Khối chuyển đổi tương tự sang số ADC0804
a. Giới thiệu chung
- Chíp ADC 0804 là bộ chuyển đổi tương tự sang số trong họ các loạt ADC 0800 từ
hãng National Semiconductor. Nó cũng được nhiều hãng khác sản xuất, làm việc với
+5V và có độ phân giải là 8 bít.
- Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một yếu tố quan trọng khác khi
đánh giá một bộ ADC.
- Thời gian chuyển đổi được định nghĩa như là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển
một đầu vào tương tự thành một số nhị phân.
- Trong ADC 0804 thời gian chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được
cấp tới chân CLK và CLK IN nhưng không thể nhanh hơn 110µs.
b. Cấu tạo và chức năng
- ADC0804 là một bộ chuyển đổi tương tự số.Gồm có 20 chân
16
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
1. Chân CS/ :
- Là chân chọn chíp,đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt chíp ADC
804.
- Để truy cập ADC 0804 thì chân này phải ở mức thấp.
2. Chân RD/:
- Là nối vào đọc được tích cực mức thấp. Các bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự
thành số nhị phân tương đương với nó và giữ nó trong một thanh ghi trong RD/ được
sử dụng để nhận dữ liệu được chuyển đổi ở đầu ra của ADC 804.
- Khi CS = 0 nếu một xung cao xuống thấp được áp đến chân RD/ thì đầu ra số 8 bít
được hiển diện ở các chân dữ liệu D0 - D7.
- Chân RD/ cũng được coi như cho phép đầu ra.
3. Chân WR/:
- Là nối vào ghi tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC 0804 bắt đầu quá trình

lấy dữ liệu ra của 0804.
6. Chân V
in
(+) và V
in
(-):
- Là các đầu vào tương tự vi sai mà V
in
= V
in
(+) - V
in
(-).
Thông thường V
in
(-) được nối xuống đất và V
in
(+) được dùng như đầu vào tương tự
được chuyển đổi về dạng số.
7. Chân V
CC
:
- Là chân nguồn nuôi +5 V, nó cũng được dùng như điện áp tham chiếu khi đầu vào
V
ref/2
(chân 9) để hở.
8. Chân V
ref/2
:
- Là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham chiếu.

V
D
in
out
=
+ Với D
out
là đầu ra dữ liệu số (dạng thập phân). V
in
là điện áp đầu vào tương tự và độ
phân dải là sự thay đổi nhỏ nhất được tính như là (2 × V
ref
/2) chia cho 256 đối với
ADC 8 bít.
c. Sơ đồ nguyên lý trong mạch
d. Nguyên lý làm việc
- Khi điện áp đầu vào que đo thông qua mạch phân áp sẽ đưa điện áp tới đầu vào Vin
của ADC 0804 sao cho điện áp đầu vào lớn nhất là 5V tương ứng với giá trị thập phân
là 256.
- Khi đó ứng với mỗi giá trị đầu vào của Vin thì ADC sẽ chuyển đổi điện áp dạng
tương tự sang dạng số tương ứng với từng giá trị điện áp theo công thức :
buocthuockich
V
D
in
out
=
- Vì chân Vref để hở nên độ phân dải là 19,53mV
*CÁC BƯỚC CỦA QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI.
- Đặt WR =RD=1;

Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
+ Gồm 8 chân, ngoài chức năng xuất nhập, port 0 còn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ
(AD0 – AD7 ).Chức năng này sẽ được sử dụng khi AT89C52 giao tiếp với các thiết bị
ngoài có kiến trúc bus như các vi mạch nhớ, mạch PIO…
- Port 1 :từ P1.0 - P1.7
+ Có chức năng xuất nhập dữ liệu như các Port khác.
+ Và có thể xuất nhập theo bit và theo byte.
- Port 2 :từ P2.0 - P2.7
+ Ngoài chức năng là cổng vào/ra như Port 1 và Port 0,thì Port2 còn là byte cao của
bus địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ ngoài.
- Port 3 :từ P3.0 - P3.7
+ Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năng riêng, cụ thể
như sau:
Bit Tên Chức năng
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp
P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp
P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0
P3.3 INT1 Ngắt ngoài 1
P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/Counter 0
P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/Counter 1
P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
- PSEN/: là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài.
- ALE: là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi
điều khiển. Tín hiệu ALE được dung để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như 7473.
- EA/ : cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài.
+ EA = 1 thì thực hiện chương trình trong RAM nội.
+ EA = 0 thực hiện ở RAM ngoài.
- RST ( reset ): Ngõ vào reset trên chân số 9.

8 DB2 0/1 I/O Data bus line1
9 DB3 0/1 I/O Data bus line2
10 DB4 0/1 I/O Data bus line3
11 DB5 0/1 I/O Data bus line4
12 DB6 0/1 I/O Data bus line5
13 DB7 0/1 I/O Data bus line6
14 DB8 0/1 I/O Data bus line7(MSB)
15 Vcc - - Nguồn cung cấp
16 GND - - mass
b. Sơ đồ nguyên lý trong mạch
23
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
c. Nguyên tắc hiển thị ký tự trên LCD
- Một chương trình hiển thị ký tự trên LCD sẽ đi theo bốn bước sau:
+ B1: Xóa toàn bộ màn hình.
+ B2: Đặt chế độ hiển thị.
+ B3: Đặt vị trí con trỏ (nơi bắt đầu của ký tự hiển thị).
+ B4: Hiển thị ký tự.
24
Trường: ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐACN2
Khoa: Điện – Điện Tử
Chú ý:
- Các bước 3, 4 có thể lặp lại nhiều lần nếu cần hiển thị nhiều ký tự.
- Mỗi khi thực hiện ghi lệnh hoặc ghi dữ liệu hiển thị lên LCD cần phải kiểm tra cờ
bận trước. Vì vậy, cần phải chủ động phân phối thời gian khi ra lệnh cho LCD (ví dụ
sau khi xóa màn hình sau khoảng 2ms mới ra lệnh khác vì thời gian để LCD xóa màn
hình là 1,64ms).
25